公路桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术的应用

宽国栋

（开远市公路工程质量监督站，云南开远 661699）

0 引言

随着公路桥梁建设数量的不断增多，工程项目建设很容易遇到软土、湿陷性黄土等各种危害条件。因此，在公路桥梁建设当中，需要加强对公路桥梁基础结构的研究保护工作，确保公路桥梁结构完整、基础扎实。随着公路桥梁施工技术的日益成熟，可供选择的加固手段越来越多，比较常见的包括换土垫层法和排水固接法等多种形式。其中钻孔灌注桩技术具有良好的应用前景和推广优势，它既能起到加固夯实基础结构的作用，又能节省不必要的经济支出。加强钻孔灌注桩技术的研究与应用，是提高公路桥梁质量和性能的有效手段。

1 钻孔灌注桩技术概述

钻孔灌注桩是在工程建设过程中，通过机械钻孔或人力挖掘等形式，在地基当中钻出桩孔，然后在桩孔中心位置放置由钢筋笼和混凝土浇筑而成的支撑结构。按照制孔方式的不同，钻孔灌注桩技术可以划分为沉管灌注桩和挖孔灌注桩等多种形式。此外，在工程建设当中，桩基础的使用对建筑结构影响比较小，这也使得建筑工程质量性能大幅提升。然而钻孔灌注桩技术的应用与推广，会对建筑工程使用寿命产生深远影响，同时还会造成建筑工程安全事故的发生和扩大[1]。

2 钻孔灌注桩施工遇到的问题

2.1 钻孔遇到的问题

钻孔灌注桩技术在孔洞钻设期间很容易遇到以下问题：①由于钻探角度出现偏差，钻探土壤分布不均匀，导致钻头在钻探过程中受到明显阻碍，不能竖直行进最终出现偏差。②钻孔设备不稳定，零部件磨损比较严重，使得支架钻杆不竖直；在孔洞钻设过程中，很容易遇到坚硬岩石和土层；随着钻孔直径的增大，钻头很容易产生摆动情况。如果钻孔设备连接不正确或钻杆弯曲也会产生明显偏移情况。由于钻头部分比较迟钝，在使用过程中，会遇到黏性泥浆粘接情况，最终使得孔洞钻设速度减慢，影响整个工程项目建设周期；在钻孔过程中杂质问题也会比较严重[2]。

2.2 钻孔灌注桩施工问题

公路桥梁运用钻孔灌注桩施工技术很容易遇到操作不当、混凝土配置不科学和机械故障等危害情况，最终导致封底失败、钢筋笼上浮和导管进水等安全问题产生。因此施工企业在建设过程中要做好相应准备工作，并且确定合理的混凝土配置比例、掌握精准的灌注速度和施工技巧，合理控制钻孔灌注桩的施工质量和建设水平。

3 公路桥梁运用钻孔灌注桩施工技术的优势

在公路桥梁建设当中基础结构十分关键，这也使得地基处理工作更加重要。采用钻孔灌注桩法进行公路桥梁加固夯实操作具有以下优势。

（1）能够改善公路桥梁抗震效果；因此，在大跨径桥梁建设当中，桩基础是一种新型的承载力衡量方法。

（2）提高公路桥梁承载能力。随着我国交通运输事业的发展，道路交通压力越来越大。在大跨径连续梁桥上进行钻孔灌注桩施工，能够有效提升桥梁承载能力和负荷效果。

（3）经济实用性较强。钻孔灌注桩施工机械化程度比较高，而且在施工后期，基础沉降也不会太大，这样能有效提高公路桥梁使用寿命，总体来说，钻孔灌注桩施工技术经济实用性比较强。因此钻孔灌注桩技术具有良好的应用优势和推广前景[3]。

4 公路桥梁钻孔灌注桩施工技术要点

（1）前期准备工作。公路桥梁施工建设必须充分考虑前期准备工作，尽可能增强公路桥梁基础结构的牢固稳定程度。①要做好具体的准备工作，根据具体的施工条件和施工材料，制订一套完整、可行的施工准备计划。其中包括在施工过程中的注意事项和技术要点。②按照制订好的施工计划，编制材料、设备清单，安排施工人员进入工地并做好质检工作。在钻孔灌注桩施工过程中，使用的材料有水泥、护筒和钢筋笼等；机器设备主要包括钻井设备的灌装泵等。③对施工场地进行测量与放线，选取适当的施工地点，并对钻孔位置进行有效确认。

（2）掩蔽管的埋设。在高等级公路桥梁建设当中，随着孔洞的逐渐增大，地下水流汇聚作用也会明显增强。为避免发生积水、塌陷等情况，必须预先设置保护管，进而达到堵漏、保持孔壁稳定性的目的。一般选用钢制护管这种承载力强、防水性好的支撑结构，最终满足钻孔灌注桩的施工要求。值得注意的是护管直径应稍大于孔洞，在埋置护管时，使护管的中轴与桩孔中的圆心相重合。将护管埋至规定的深度后，再进行下一次钻孔操作。

（3）将钻井平台安装到位。在施工现场安置钻孔设备，并且对桩孔位置进行详细检查，看桩孔位置是否平整牢固，如果达不到建设标准，就要对其进行平整加固处理，这样才能确保钻机不会发生倾斜和翻倒情况。与此同时要对钻孔设备进行有效检验，确认其直径与钻孔规格相符合，如果规格型号不科学要及时调换。然后对钻头进行调节，使得钻头、连杆、护管保持在同一直线上[4]。

（4）钻探。启动钻头调整好钻头的工作参数，按计划进行打孔。在此过程中要把握好的关键技术有：合理控制钻孔速度。在地面进行钻探时土壤比较疏松所以钻探阻力相对较小。但钻进地层后，其抗力会逐渐增大。在这个时候施工人员要根据钻机的压力示数变化以及钻进速率，灵活调整设备压力，这样才能防止在钻孔出现卡钻情况。第二，在打孔的时候要注意调整孔口的倾斜角度。一般情况下，桩身的实际倾斜与设计偏差不能超过3%，如果大于3%，就会对桩身稳定造成严重影响，此时需要进行二次钻孔。当钻至规定深度时，反向旋转出钻。

（5）清除孔洞。工作人员对钻孔过程进行严格检验，确认没有孔壁开裂、孔洞塌陷等问题产生时才能进行清理工作。在钻孔灌注施工当中，通常采用灰浆置换、空气喷射等方式来清除多余孔洞。在此基础上，对孔洞中的杂质进行有效清除，从而为后续施工建设提供有效支撑。

（6）起吊钢架。钢筋骨架的制作要符合安全标准和质量规定，长骨架应分段制作，分段的长度要根据实际情况确定，接头处要相互交叉。在骨架外侧要设置一定厚度的垫块，竖向间隔要控制在2m 左右，骨架顶端要安装吊环，钢筋架制作与吊装完毕后，要达到预期目标和建设标准。按照设计要求对特殊位置钢筋骨架进行缓慢放置。

（7）水下浇筑。为保证成桩质量，必须对进场原料进行严格检验与查收操作，对于不符合要求的建设材料要予以制止。为了让混凝土保持良好的持水性和流动性能，混凝土配置比例要有效控制，首先，将搅拌机打开并添加30%的水，之后把材料搅拌均匀并且添加60%的水，加水时间和搅拌时间需要合理把控。为避免断桩、夹泥及管道堵塞问题产生，在浇筑过程中，必须注意搅拌时机及沉降率的有效管控。

钻孔灌注桩是一种以管道为基础的水下混凝土施工方法。因此导管需要牢固，内壁需要平滑，不能有凹凸不平的情况，每一节的直径都要保持一致，误差不得超过2mm。管道组装完成后，需要进行气压检测试验。其中空气压力测试是用空气压缩机完成的，必须在10MPa 以上的环境中完成，如果达不到预期目标，则必须将不符合标准管道部分替换掉，使其达到安全标准。管道底部与孔底之间的距离不能超过40cm。管道长度和钻孔深度需要互相配合。在起吊时，应考虑到对钢丝笼和检测管的损坏程度，尽可能垂直缓慢吊入桩孔，尽量避免与测试管和钢丝笼发生碰撞。如果出现大面积碰撞情况，就必须运用钢架纠正或替换。

在沉管灌注中，水下混凝土的灌注十分关键。在成孔质量符合相关要求后，才能进行灌浆操作。在灌注之前，需要重新测量孔底沉淀层的厚度，如果厚度超出有关规定，需要进行清孔操作，清孔到位后，再对泥浆技术指标进行有效测试，在达到要求后才能进行水下混凝土灌注操作。当管道起吊准备结束后，需要把漏斗放置在管道顶端，避免大颗粒阻塞管道。在第一次浇筑到达孔底过后，根据钻孔中混凝土表面高度，迅速计算出管道的埋深，确保各项参数都能符合建设要求。在整个过程中必须连贯、紧密进行，不能中途停止。在浇筑时，应将管道基底埋在混凝土下部2~6m 处，在施工时则应将管道的基底控制在4~5m。另外，还可避免混凝土材料喷溅情况发生，最终造成浆液中水泥稠化、凝固，从而影响测量深度。在灌注时，要密切关注管道中混凝土的沉降问题和井口水位高度，并且要适当测定井口混凝土表面高度，以便准确地计算出后续操作参数。一般利用绳索法和钢尺进行检测。为了确保计算结果的准确性一般需要多次检测。在进行浇筑操作时，如果管道中的混凝土并不满足相关要求，并且还存在空气，那么后续混凝土要缓慢灌入，避免在管道中产生气泡或者挤压管节之间的橡胶垫，从而导致管道渗漏。为了保证桩顶施工质量和性能都不受影响，混凝土灌注操作要持续连贯进行，中间不能有任何停顿现象，混凝土浇筑结束后，应及时拆除护管，并在基坑挖好后，将桩顶部的预留段进行凿除，尽可能减轻对桩孔造成的损伤或者危害情况。用机械挖孔至指定位置后需要换成人工操作来完成后续工作[5]。

5 钻孔灌注桩施工注意事项

（1）孔洞坍塌治理。在地层硬度比较大的区域很容易发生孔洞坍塌情况。这主要是孔洞产生后原有土壤互相挤在一起或者被地下水浸润，造成不稳定因素产生。孔壁坍落不仅会对成桩形态产生深远影响，塌陷后的淤泥还会滞留在桩孔内部，导致公路桥梁承受能力不符合预期要求。在实际建设当中，要避免孔壁坍落情况发生，就要严格按设计要求埋设护管，同时要有科学的成孔方式。除此之外，要合理控制孔洞钻设速率，这样也能起到一定防护作用。

（2）对钻孔出现的倾斜问题进行妥善处理。桩孔偏移率一般不超过3%。在实际施工过程中，如果桩孔存在较大偏差，那么很容易导致桩柱开裂问题的产生，从而达不到支撑维护效用。要想解决这一问题，需要合理选择孔洞钻设场地，并对其进行平整加固处理，让钻孔设备不会发生偏移抖动情况，最终对桩体质量产生严重影响。其次，要进行前期地质勘察工作，对于一些较硬的岩层和土块需要进行妥善处理和合理优化。在钻孔过程中还要注意孔洞的位置，一旦出现偏差要立即进行修正。

（3）钢筋笼上浮问题解决。钢筋笼上浮是在混凝土浇筑过程中，钢筋笼随着混凝土液面一起上升的情况。钢筋笼一旦浮起，就会造成桩底被堵塞，影响后续浇筑操作。同时混凝土质量性能也会大打折扣。对于钢筋笼上浮问题，可以采用两种补救方法：①检查套管，看套管内壁是否光滑，有没有杂物和明显变形、开裂等问题。②选用良好的套筒，确保套筒连接稳固。从混凝土浇筑情况来看，利用管道法进行混凝土浇筑，可以减少混凝土对钢筋笼的冲击效果，从而提高混凝土灌注质量。

（4）孔洞堵塞问题。在钻孔灌注桩的施工过程中，存在钻头卡死、脱落等问题。产生这种问题的主要原因可能是钻孔速度不科学，在遇到坚硬岩石层之后，仍然维持原有高速钻进形态，导致钻头受到的压力比较大，从而产生了卡钻、掉钻等问题。另外，在钻孔过程中如果没有注意到钻孔的倾斜情况，很可能会导致钻孔堵塞问题产生。防止卡钻和掉钻的有效办法是：在施工过程中要对钻进的情况进行实时观察，当钻进速度变慢而压力变大时，就要查看是否遇到坚硬岩石，进而调整孔洞钻设速度。另外，还要事先进行地质勘察，选择合适的钻头设备。

（5）减少井深、孔洞尺寸偏差的有效方法[6]。在施工过程中，要把数值转换到同一区间，以免造成钻孔深度偏差比较大的情况，另外，在测量孔洞深度的时候，要选择合适方法和器具，不能使用测绳来测量孔深。调查研究表明，钻孔直径应比设计方案小30~50mm。在钻孔之前，必须对钻孔参数进行准确校对，确保各项参数都达标后方能开展后续操作。

6 结语

综上所述，公路桥梁施工对钻孔灌注桩技术的依赖性比较强。从整体应用情况来看，钻孔灌注桩质量效用比较明显，能为施工企业节省很多不必要的人力、物力花销，并且增强公路桥梁稳定性和安全程度。在这种条件下，施工企业要加强对钻孔灌注桩技术的研究和探讨，合理控制钻孔灌注桩运行参数和维护指标，避免钻孔灌注桩施工材料与建设步骤出现安全问题，增强公路桥梁施工建设的合理程度。